數控銑床加工多面零件的加工工藝研究
2023-8-23 來源： 江蘇省南通工貿技師學院 作者：朱飛
摘要：隨著數控加工技術的不斷發展進步，數控銑床加工工藝不斷調整，多面零件的加工量逐漸增加。對于多面零件數控加工而言，加工工藝的要求更嚴格，需要做好加工精度的控制。數控加工完成后，應及時剔除不合格的零件，以保證相關檢測工作的有效實施。只有加強對數控加工過程的優化管理，才能有效提升零件加工的精度和質量。要想確保多面零件的加工質量，需要合理應用數控加工技術。
關鍵詞：數控銑床；多面零件；加工工藝
在數控加工操作中，要結合具體標準適當調整零件加工要求，優化具體的零件加工程序，減少外界因素帶來的干擾。目前，數控加工工藝具有多樣性，不同零件的具體精度要求存在差異，因此為滿足精度加工需要，必須提升零件的加工工藝。可見，加工工藝和零件加工精度是相互影響的。尤其是對于多面零件加工，只有不斷提高數控銑床的加工工藝水平，才能滿足精度要求。
1、多面零件加工工藝分析
多面零件的結構相對復雜，加工難度更大，對于加工技術要求較高。一般來說，多面零件以小批量生產為主，要求具體加工尺寸和圖紙保持一致，加工表面不能有劃痕、擦傷等缺陷，且加工中不能使用紗布、銼刀來修飾工件表面，同時需要控制備料尺寸的大小。對于沒有標注公差尺寸的零件可以根據標準要求執行 。
相較于一般的零件加工，多面零件加工工藝更復雜，加工工序也較多，需要多次進行裝夾定位，加工難度大。在目前的數控加工中，一般是通過數控銑床來加工零件。在多面零件的具體加工中，不同的加工面對于加工工藝和精度質量等要求可能存在差異。一方面需要關注加工順序，另一方面要把握每個面的裝夾和定位，確保加工滿足要求，提升多面零件的加工效果 。
雖然多面零件大都為小批量或者單件加工，零件的外形輪廓多種多樣，對應的零件毛坯材料和形狀存在一定差異，但是在數控銑床加工中，相應數控加工工藝的設計思路大致相同。首先，要分析待加工多面零件的圖紙，確定加工內容和技術要求，并將尺寸公差轉換成方便數控加工的對稱公差，精準計算毛坯尺寸。其次，制訂多面零件的結構加工方案，合理設計多面零件的加工工序，選擇切削用量并設計刀具路徑。最后，通過計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）軟件開展仿真加工校驗，同時調整和優化加工程序 。
由于多面零件數控加工的復雜性較強，相應工藝設計要求較高，需要制訂靈活的設計方案。針對多面零件加工沒有可以直接套用的固定模式的情況，加工設計中需要把握常加工結構規律，明確多面零件的平面、斜切面、曲面以及箱體等的加工規律，構建相應的多面零件工藝庫，制訂模塊化工藝方案，從而確保不斷提升多面零件的數控銑床加工工藝的效率。
2、多面零件加工精度的影響因素
2.1 儀器誤差影響多面零件的加工精度
在制造加工多面零件的過程中，刀具必須與主軸保持有效接觸，同時要嚴格控制放置精度，因此需要使用能夠承受并有效控制加工過程中由振動引起的誤差的刀具。相關刀具在連續加工使用中難免會出現一些磨損，由此產生的誤差會造成多面零件變形，影響加工精度。因此，在加工多面零件時，要及時校核刀具的強度和硬度，確保刀具的抗彎強度和沖擊強度能夠滿足相關生產標準的要求 。
2.2 熱因素影響多面零件的加工精度
在多面零件加工中，為了實現精確控制，一些工人會反復切割多面零件，增加了系統對多面零件施加的摩擦力，釋放出了額外的熱量，導致熱處理多面零件的加工標準明顯變差，無法滿足常規的加工精度要求。有些多面零件加工難度較大，在特殊加工中，長期連續運轉可能會造成機械設備局部或整體溫度升高，不利于實現加工的準確性。因此，在加工過程中，需要相關人員進行必要的冷卻處理，避免數控機床等加工設備出現局部溫度過高的問題，確保多面零件的加工精度。
2.3 工件加工工藝影響多面零件的加工精度
多面零件加工生產過程中，在最后的切削階段容易發生熱變形和應力變形，造成一些誤差問題。針對這種現象，可以通過高壓冷卻液或冷卻葉片進行控制，將誤差降至可接受的程度 [5]。應力彎曲通常是夾具和工具中的內力造成的。研究表明，加工工件時切削力引起的誤差大多大于壓力引起的誤差，因此多面零件銑削過程中的誤差問題較為突出，導致多面零件的尺寸精度、表面光滑度等參數降低，可能導致產品質量不達標，應盡量避免切削力較大導致的誤差問題。
2.4 數控技術影響多面零件的加工精度
數控銑床誕生后，生產水平和工業加工質量都有了很大的提高。數控技術備受關注，應用范圍不斷擴大。數控機床在控制系統和機械結構方面與傳統機床存在顯著差異。數控技術對多面零件加工的影響主要通過數控編程來實現，對多面零件精度的影響較大。數控編程設置決定了多面零件的原始加工參數。這些參數的合理性直接影響多面零件的加工質量，如果設置不合理，就會導致多面零件多個面的參數不達標，致使加工的零件成為廢品。另外，加工系統是數控編程的主要內容，其對加工精度和效率有一定影響。
2.5 幾何精度影響多面零件的加工精度
多面零件加工中的幾何精度設置存在誤差，會導致多面零件的加工尺寸和設計樣圖的尺寸出現偏差。例如，工件的夾緊部位夾緊力不足，在實際加工中容易出現待加工件的傾斜和移動，從而導致多面零件的加工精度受到影響，再加上機床自身的誤差，會降低多面零件的生產質量。多面零件的加工精度較低是導致工件加工存在誤差的原始因素之一。
在加工過程中還會出現主軸回轉誤差，且主軸運動對各種多面零件加工的影響程度不一，會導致多面零件尺寸和形狀發生變化。如果定位不準確，將對后續的工件加工產生負面影響。另外，刀具在使用過程中會產生一定的磨損，增加出錯的概率和程度，降低多面零件生產加工的精度。
3、多面零件加工工藝效果提升策略
多面零件對于數控加工工藝技術的要求較高。在具體的數控機床多面零件加工中，只有實施有效的保障措施，分析加工過程中影響質量和精度的主要因素，并控制其中的不利因素，才能確保多面零件的加工質量。
3.1 強化溫度控制，避免熱變形
如果數控銑床設備在運行過程中升溫過快，會降低加工精度，增加誤差。在數控銑床多面零件加工中，高溫會導致熱變形，影響加工精度，可采用冷水冷卻的方法處理 [7]。例如，數控銑床設備在工作時，刀具反復切削多面零件，而刀具的切削摩擦和熱變形影響切削效果。被加工的多面零件對高溫較為敏感，并因刀具的熱變形而發生局部變形。因此，可用冷水對刀具進行物理降溫，有效降低熱變形因素對多面零件加工精度的影響。
3.2 降低外力干擾，做好加工過程控制
數控加工中的多面零件會受到摩擦、擠壓等多種不同因素的影響，進而影響多面零件的加工精度，降低多面零件的生產質量。因此，在數控銑床加工過程中，要提前做好設備檢查工作，及時發現設備故障和其他問題，并更換易磨損的刀具和多面零件。降低外力干擾的措施主要有 3 點。首先，確保數控加工設備處于理想的工作狀態，并確保機器仍然是部分密封狀態，遵循標準要求，避免過度擁擠。其次，應定期對數控銑床設備表面進行拋光，以減少數控銑床多面零件接觸面的摩擦。最后，通過控制摩擦力和擠壓力來減小數控銑床多面零件的加工誤差，使多面零件的質量滿足標準要求。
在數控系統加工中，需要嚴格控制加工過程，盡可能減小幾何誤差。對此，需要分析造成多面零件加工幾何精度誤差的原因，選擇有效的加工設備，做好設備管理和控制，保證相關數控銑床設備的工作狀態良好。同時，可考慮改造現有的多面零件加工設備，分析設備以往使用中的誤差情況，了解影響誤差的共性因素，匯總數據并制訂改造方案，輸入準確的成本核算，避免在機器運行過程中出現誤差 [8]。另外，在數控銑床設備的檢修過程中需要進行綜合分析，掌握設備的初始誤差參數，確保設備誤差在可接受的范圍內。
3.3 注重人才培養，提升加工工藝水平
機械數控專業培訓是提升數控機床加工人員專業技術水平和多面零件加工工藝的有效保障措施。目前，針對多面零件加工中相關技術人員自身素質和技能有限的問題，需要進一步組織開展加工技術培訓。通過機械數控專業培訓，能夠提升技術人員的專業技能，進而提高企業的產品合格率和工作效率，培養出機械數控專業技術方面的工匠型人才，為數控加工制造業的高質量發展打造一支復合型、創新型產業隊伍。隨著數控機床技術的不斷應用發展，機床復合技術和相關加工技術越來越成熟，可以在一臺機床中實現鉆孔、鉸孔、擴孔等多種操作工序以及工序之間的復合加工，提高了機床的工作效率。
此外，數控技術使機械加工呈現管理信息化和科學化的特點。科學的管理可以促使多面零件企業更加精益化，大大提高了企業的管理效率和生產效率。在多面零件的制造生產中，數據管理是實現數控加工自動化的關鍵步驟。信息化管理軟硬件的應用，為企業的管理優化和資源配置優化提供了更好的技術支持。同時，多面零件的數控加工智能化是數控技術發展應用的主流趨勢。多面零件的數控加工智能化對于促進加工效率和質量的智能化發展，提升驅動性能和連接的智能化，為系統診斷和維修提供智能診斷與監控支持等都具有重要意義。因此，要注重對專業人才進行新技術、新理念、新方法、新材料等方面的培訓，通過不斷提高數控銑床加工技術人才的專業化水平，提升多面零件的加工質量和效益。
4、結語
多面零件的數控銑床加工工藝直接影響加工精度和質量，其相關工藝設計是數控編程中的重要組成部分，需要把握好數控機床的使用效率、零件加工質量和刀具耐用性等。這就要求相關數控加工人員在多面零件加工中能夠合理選擇數控銑床加工工藝，做好多面零件的全面工藝分析，靈活合理地進行數控銑床加工工藝設計。
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